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1、集集 气气 罩罩v控制空气污染物在车间内外扩散的局部通风控制空气污染物在车间内外扩散的局部通风方法，简单地说，就是在局部污染源设置集方法，简单地说，就是在局部污染源设置集气罩气罩 ，把污染空气搜集起来并经净化后排至，把污染空气搜集起来并经净化后排至室外室外 ，这是生产车间控制污染的最有效，这是生产车间控制污染的最有效 、最、最常用的方法常用的方法 。1净化系统的组成及系统设计的基本内容净化系统的组成及系统设计的基本内容一一一一.局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的组成 图图13-1 局部排气净化系统示意图局部排气净化系统示意图 1、集气罩；2、排
2、风管；3、净化设备；4、风；5、烟囱；一一.局部排气净化系统的组成局部排气净化系统的组成v v(1)集气罩集气罩:集气罩是用来捕集污染空气的，其性能对集气罩是用来捕集污染空气的，其性能对净化系统净化系统 的技术经济指标有直接的影响。的技术经济指标有直接的影响。v(2)(2)风管风管:在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。v(3)(3)净化设备净化设备:为了防止大气污染为了防止大气污染 ，当排气中污染物含，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理量超过排放标
3、准时，必须采用净化设备进行处理 。v(4)(4)通风机通风机 :通风机是系统中气体流动的动力。防止通通风机是系统中气体流动的动力。防止通风机的磨损和腐蚀通常把风机设在净化装备的后面。风机的磨损和腐蚀通常把风机设在净化装备的后面。v(5)(5)烟烟 囱囱:烟囱是净化系统的排气装置。烟囱是净化系统的排气装置。二二.局部排气净化系统设计的基本内容局部排气净化系统设计的基本内容1、捕集装置设计、捕集装置设计2、净化系统的选择或设计、净化系统的选择或设计(1)选择依据选择依据a.污染物的种类与性质；污染物的种类与性质；b.处理量；处理量；c.净化效率；净化效率；d.净化系统的环境、经济及社会效益。净化系
4、统的环境、经济及社会效益。(2)一般程序一般程序a.工程调查；工程调查；b.确定净化程度确定净化程度；c.选择合理的净化工艺；选择合理的净化工艺；d.选择适当的净化装置，确定合理的净化系统配置；选择适当的净化装置，确定合理的净化系统配置；e.确定净化系统运行参数和技术经济指标。确定净化系统运行参数和技术经济指标。二、二、局部排气净化系统设计的基本内容局部排气净化系统设计的基本内容(3)(3)除尘系统与装置的选择除尘系统与装置的选择(4)(4)吸收系统与装置的选择吸收系统与装置的选择(5)(5)吸附系统与吸附装置的选择吸附系统与吸附装置的选择(6)(6)净化装置的费用净化装置的费用 设备投资费；
5、运行费用；总费用设备投资费；运行费用；总费用3.管道系统的设计管道系统的设计4.排放烟囱设计排放烟囱设计2 2 集气罩的集气机理集气罩的集气机理v集气罩气流流动的基本理论集气罩气流流动的基本理论 a a 集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集。集气罩汇集污染物，是一种流体动力学捕集。b b 集气罩口气流流动方式有两种集气罩口气流流动方式有两种 :一种是吸气口一种是吸气口气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流气流的吸人流动，一种是吹气口气流的吹出流动。动。图图13-2点汇气流流动情况点汇气流流动情况吸入气流吸入气流1.1.外部吸气罩罩口气流流动规律外部吸气罩罩口气流流动规律a.a.速度分布速度
6、分布:等速面的形式确定其分布等速面的形式确定其分布规律规律Q=4rQ=4r1 12 2u u1 1=4r=4r2 22 2u u2 2 (13-1)(13-1)于是：于是：u u1 1/u/u2 2=(r=(r2 2/r/r1 1)2 2 (13-2)(13-2)表明吸气口外气流速度衰减很快，表明吸气口外气流速度衰减很快，应尽量减少罩口至污染源的距离。应尽量减少罩口至污染源的距离。2.2.罩口的设置位置对气流分布的影响罩口的设置位置对气流分布的影响 如果吸气口设在墙上，则吸气口的吸气量为如果吸气口设在墙上，则吸气口的吸气量为 Q=2rQ=2r1 12 2u u1 1=2r=2r2 22 2u
7、u2 2 (13-3)(13-3)比较式比较式(13-1)(13-3)(13-1)(13-3)，可见：，可见：（1 1）吸吸气气速速度度相相同同时时，同同一一距距离离上上Q Q（悬悬空空设设置置的的吸气口）吸气口）=2 Q=2 Q（有一面阻挡的吸气口）有一面阻挡的吸气口）（2 2）吸吸风风量量相相同同时时，同同一一距距离离上上 u u（有有一一面面阻阻挡挡的的吸气口）吸气口）=2 u=2 u（悬空设置的吸气口）悬空设置的吸气口）3.3.吸风罩的形式对气流速度分布的影响吸风罩的形式对气流速度分布的影响 有有边边的的吸吸风风口口比比无无边边的的吸吸风风口口流流速速衰衰减减慢慢，实实际际等等速面为椭
8、圆形。速面为椭圆形。吹出气流v空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射空气从管口喷出，在空间形成的一股气流称为空气射.图 射流结构示意图v三、吸入气流与三、吸入气流与吹出气流v（1）吹出气流由于卷吸作用）吹出气流由于卷吸作用,沿射流方向流量不断增沿射流方向流量不断增加加,射流呈锥形；吸入气流的等速面为椭球面射流呈锥形；吸入气流的等速面为椭球面,通过各通过各等速面的流量相等等速面的流量相等,并等于吸入口的流量。并等于吸入口的流量。v（2）射流线上的速度基本上与射程成反比）射流线上的速度基本上与射程成反比,而吸气区而吸气区内气流速度与距吸气口的距离的平方成反比。所以内气流速度与距吸气口的距离
9、的平方成反比。所以,吸吸气口能量衰减很快气口能量衰减很快,其作用范围较小。其作用范围较小。v四、吹吸气流四、吹吸气流v吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流吹吸气流是两股气流组合而成的合成气流.v在在集气罩设计中，利用吹出气流与吸入气流联合作用吹出气流与吸入气流联合作用来提高所需来提高所需“控制风速控制风速”的形成的形成，称为吸入式称为吸入式集气罩.3集气罩的基本类型集气罩的基本类型 集气罩集气罩：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将：是烟气净化系统污染源的收集装置，可将粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生粉尘及气体污染源导入净化系统，同时防止其向生产车间及大气扩散，造成污染。产车间及大
10、气扩散，造成污染。形式形式：（1 1）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；）按罩口气流流动方式分为：吸气式和吹吸式；（2 2）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，）按集气罩与污染源的相对位置及适用范围，吸气式集气罩分为：吸气式集气罩分为：密闭罩、排气柜、外部集密闭罩、排气柜、外部集 气罩、接受式集气罩等。气罩、接受式集气罩等。密 闭 罩 局部密闭罩局部密闭罩 整体密闭罩整体密闭罩 大容积密闭罩大容积密闭罩密 闭 罩 3 3 集气罩的基本类型集气罩的基本类型一一.密闭罩密闭罩定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，可防止污染物的任意
11、扩散。保持一定负压，可防止污染物的任意扩散。特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受特点：所需排风量最小，控制效果最好，且不受室内气流干扰，设计中应优先选用。室内气流干扰，设计中应优先选用。结构形式：局部密闭罩、结构形式：局部密闭罩、整体密闭罩、大容积密整体密闭罩、大容积密闭罩闭罩 1.1.局部密闭罩局部密闭罩 特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便；特点：体积小，材料消耗少，操作与检修方便；适适用用：产产尘尘点点固固定定、产产尘尘气气流流速速度度较较小小且且连连续续产产尘的地点。尘的地点。2.2.整体密闭罩整体密闭罩 特点：容积大，密闭性好。特点：容积大，密闭性好。适用：多点尘源、携气流
12、速大或有振动的产尘设备。适用：多点尘源、携气流速大或有振动的产尘设备。3.3.大容积密闭罩大容积密闭罩 特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩特点：容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行。内进行。适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和适用：多点源、阵发性、气流速度大的设备和污染源染源。大容积密闭罩半密闭罩4.4.布置要求布置要求a.a.设置必要的观察窗、操作门和检修门；设置必要的观察窗、操作门和检修门；b.b.罩内应保持一定的均衡负压，避免烟尘逸出；罩内应保持一定的均衡负压，避免烟尘逸出；c.c.尽量避开扬尘中心尽量避开扬尘中心,防止大量物料随气流带至
13、罩口被吸走；防止大量物料随气流带至罩口被吸走；d.d.处处理理热热物物料料时时，应应考考虑虑热热压压对对气气流流运运动动的的影影响响，通通常常适适当当加加大密闭罩容积，吸风点设于罩子顶部最高点。大密闭罩容积，吸风点设于罩子顶部最高点。局部密闭罩整体密闭罩排气柜排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。排气柜可使产生有害烟尘的操作在柜内进行。1.结构形式a、排气口在操作口对面操作口气流分布较均匀，有害气体外逸的可能性较小。b、排气口设在柜顶 操作口上部形成较大进气流速，而下部进气流速较小，气柜内易形成涡流，可能造成有害气体外逸c、在对面和顶部同时设置排气口2.布置要求：尽量避开门窗和其它进风口。排
14、气柜排气柜外部吸外部吸(集、排集、排)气罩气罩定义定义:通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸通过罩的抽吸作用，在污染源附近把污染物全部吸收起来的集气罩。收起来的集气罩。特特点点:结结构构简简单单，制制造造方方便便；但但所所需需排排风风量量较较大大，且且易易受受室内横向气流的干扰，捕集效率较低。室内横向气流的干扰，捕集效率较低。常见形式常见形式:顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩顶吸罩、侧面吸罩、底吸罩、槽边吸气罩.外部排气罩接受式排气罩接受式排气罩 1.定义定义：接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）接受由生产过程（如热过程、机械运动过程）产生或诱导出来的污染气流的一种排气罩。产生
15、或诱导出来的污染气流的一种排气罩。接受式排气罩2.特点：罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而特点：罩口外的气流运动不是由于罩子的抽吸作用，而是由于生产本身过程产生。是由于生产本身过程产生。3.类型类型:a.低悬罩（罩口高度低悬罩（罩口高度1.5A1/2）A-热设备的水平投影面积。热设备的水平投影面积。4.低悬罩低悬罩:其热射流量其热射流量=热设备的水平投影面积上所产生的起始对热设备的水平投影面积上所产生的起始对流热射流量。其计算式为：流热射流量。其计算式为：若热射流量是由生产设备本身产出的，其起始流量主要若热射流量是由生产设备本身产出的，其起始流量主要由实验测的。由实验测的。5.高悬罩：
16、高悬罩：设热设备水平投影面的直径为设热设备水平投影面的直径为d，则热射流在距热设备则热射流在距热设备h处的断面平均流速、断面直径和气流量可由经验式计算。处的断面平均流速、断面直径和气流量可由经验式计算。四四.接受式排气罩接受式排气罩6.设计计算设计计算排气量计算排气量计算接受罩悬挂越高，横向气流对热射流的影响越大。因此接受罩悬挂越高，横向气流对热射流的影响越大。因此接受罩罩口面积需适当放大，相应地排气量应大于热射接受罩罩口面积需适当放大，相应地排气量应大于热射流量。流量。7.低悬罩低悬罩实际罩口尺寸计算式实际罩口尺寸计算式8.高悬罩高悬罩实际罩口尺寸计算式实际罩口尺寸计算式9.实际排气量计算式
17、：实际排气量计算式：Q=Q+uzA式中：式中：Q-罩口断面上热射流的流量；罩口断面上热射流的流量；uz-罩口断面上热射流的平均流速；罩口断面上热射流的平均流速；A-罩口的扩大面积罩口的扩大面积 接受式排气罩接受式排气罩吹吸式排气罩及空气幕吹吸式排气罩及空气幕 1.吹吸式排气罩的工作原理吹吸式排气罩的工作原理当外部吸气罩与污染源的距离较大时，可以在外部吸气当外部吸气罩与污染源的距离较大时，可以在外部吸气罩的对面设置一吸气口，从而形成一层空气幕阻止污染物罩的对面设置一吸气口，从而形成一层空气幕阻止污染物的散逸，同时也诱导污染气流一起向排气罩流动。的散逸，同时也诱导污染气流一起向排气罩流动。吹吸式排
18、气罩的工作情况吹吸式排气罩的工作情况图图 槽子吹吸式排气罩槽子吹吸式排气罩吹吸式排气罩2.特点：特点：采用气幕抑制污染物扩散，具有气量小，抗干扰能力强，不采用气幕抑制污染物扩散，具有气量小，抗干扰能力强，不影响工艺操作、效果好的特点。影响工艺操作、效果好的特点。3.吹吸式排气罩的设计计算吹吸式排气罩的设计计算a.适用：在槽、台宽度较大（适用：在槽、台宽度较大（2m）的工作槽上，采用此类排的工作槽上，采用此类排气罩控制污染物的扩散，效果较佳。气罩控制污染物的扩散，效果较佳。b.设计时注意事项设计时注意事项（1）防止吹气射流产生弯曲；）防止吹气射流产生弯曲；（2）条缝口宽度速度；）条缝口宽度速度；
19、（3）吹气罩排气量；）吹气罩排气量；（4）吹气口高度。）吹气口高度。五五.吹吸式排气罩及空气幕吹吸式排气罩及空气幕4.气幕及其应用气幕及其应用a.作用：可有效地抑制污染物扩散。作用：可有效地抑制污染物扩散。b.应用：应用：（1）当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向气流）当接受罩悬挂较高时，用吹气射流阻挡横向气流（2）采用气幕控制破碎机料坑的扬尘）采用气幕控制破碎机料坑的扬尘 （3）采用气幕控制整个车间的污染源。）采用气幕控制整个车间的污染源。五五.吹吸式排气罩及空气幕吹吸式排气罩及空气幕4集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算v一、排风量的确定一、排风量的确定v1.排风量的测定方法排风量的
20、测定方法v集气罩排风量集气罩排风量Q(m3/S)，可以通过实测罩口的平均吸气速度，可以通过实测罩口的平均吸气速度0(m/S)和罩口面积和罩口面积A0（m2）确定确定。Q=0A0(m3/S)也可以通过实测连接罩口上的平均吸气速度也可以通过实测连接罩口上的平均吸气速度(m/S)，气流动，气流动压压Pd(Pa)或静压或静压PS(Pa)及其管道断面积及其管道断面积A（m2）按下式确定按下式确定。式中式中:气体密度气体密度,kg/m,kg/m3 3-集气罩的流量系数集气罩的流量系数4集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算v2.排风量的计算排风量的计算（1）控制速度法）控制速度法（2）流量比法）流量比法
21、把集气罩排风量把集气罩排风量Q3看作是污染气流量看作是污染气流量Q1和从和从罩口周围吸入室内空气量罩口周围吸入室内空气量Q2之和之和,即即Q3=Q1+Q2=Q1(1+Q2/Q1)=Q1(1+K)KV=(Q2/Q1)linitK-为流量比为流量比KV提高实验求出提高实验求出,与污染物发生量无关与污染物发生量无关,只只与与污染源和集气罩的相对尺寸有关污染源和集气罩的相对尺寸有关.4集气罩性能参数及计算集气罩性能参数及计算v二、压力损失的确定二、压力损失的确定v由于集气罩罩口处于大气中由于集气罩罩口处于大气中,所以该处的全压等于零所以该处的全压等于零.因而集气罩的压力损失写为因而集气罩的压力损失写为
22、P=0P=(Pd-Ps)=|Ps|Pd=（Pd/|Ps|）1/2=1/（1）1/2 -流量系数流量系数 -压压力力损损失系数失系数5集气罩的设计方法集气罩的设计方法a.集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物集气罩应尽可能将污染源包围起来，使污染物的扩散限制在最小的范围内，以便防止横向气的扩散限制在最小的范围内，以便防止横向气流的干扰，减少排气量。流的干扰，减少排气量。b.集集气气罩罩的的吸吸气气方方向向尽尽可可能能与与污污染染气气流流运运动动方方向向一致，充分利用污染气流的初始动能。一致，充分利用污染气流的初始动能。c.在在保保证证控控制制污污染染的的条条件件下下，尽尽量量减减少少集集气气罩
23、罩的的开口面积，以减少排风量；开口面积，以减少排风量；d.集集气气罩罩的的吸吸气气气气流流不不允允许许经经过过人人的的呼呼吸吸区区再再进进入罩内；入罩内；e.e.集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。集气罩的结构不应妨碍人工操作和设备检修。5集气罩的设计方法集气罩的设计方法一、密闭罩一、密闭罩1.1.结构形式结构形式局部密闭罩局部密闭罩.整体密闭罩整体密闭罩.大容积密闭罩大容积密闭罩2.2.布置要求布置要求(1)设置必要的观察窗设置必要的观察窗.操作门和检修门操作门和检修门(2)罩内应保持一定的均衡负压罩内应保持一定的均衡负压(3)尽量避开扬尘中心尽量避开扬尘中心,防止大量物料随气流带至罩口
24、防止大量物料随气流带至罩口被吸走被吸走.(4)处理热物料时处理热物料时,应考虑热压对气流运动的影响应考虑热压对气流运动的影响,常常常常适当加大密闭罩容积适当加大密闭罩容积,吸风点设于罩子顶部最高点吸风点设于罩子顶部最高点.3.3.密闭罩的排气量计算密闭罩的排气量计算罩内风量罩内风量Q可由下式获得可由下式获得:Q=Q1+Q2实际中常根据经验数据和有关手册来确定实际中常根据经验数据和有关手册来确定.2.排气柜的排气量计算排气柜的排气量计算排气柜的排气量排气柜的排气量可按下式计算：可按下式计算：Q=u0A0式中：式中：Q-排气量；排气量；u0-操操作作口口的的平平均均吸吸气气速速度度，一一般般选选用
25、用0.51.5m/s，对对危害性大的烟气，取较大值；危害性大的烟气，取较大值；A0-操作口的面积；操作口的面积；-安全系数，一般情况下介于安全系数，一般情况下介于1.051.10。二二二二.排气柜排气柜排气柜排气柜三、外部吸气罩三、外部吸气罩1.外部吸气罩常见形式外部吸气罩常见形式顶吸罩顶吸罩.侧面吸罩侧面吸罩.底吸罩底吸罩.槽边吸气罩槽边吸气罩2.外部吸气罩罩口气流流动规律外部吸气罩罩口气流流动规律速度分布速度分布:等速面的形式确定其分布规律等速面的形式确定其分布规律3.外部吸气罩的设计计算外部吸气罩的设计计算(遵循吸捕原则遵循吸捕原则)(1)注意事项注意事项(2)气流速度气流速度(吸捕速度见表吸捕速度见表13-2)(3)吸风量的计算吸风量的计算四、接受式排气罩四、接受式排气罩 1.1.类型类型:a.低悬罩(罩口高度1.5A1/2)2.2.设计计算设计计算 (1)热射流计算 (2)排气量计算五、吹吸式集气罩的设计五、吹吸式集气罩的设计 1.吹吸式排气罩的工作原理 2.吹吸式排气罩的设计计算 3.气幕及其作用